探讨继电保护及二次回路论题

探讨继电保护及二次回路论题
作者：鲁孝存沈雄飞周涛
来源：《城市建设理论研究》2013年第02期
摘要：继电保护的发展是随着电力系统和自动化技术的发展而发展的，以下本文简介下关于继电保护及二次回路进行以下分析。

关键词：保护原理选择性电压回路
中图分类号：TM771文献标识码：A文章编号：
在电力系统中，继电保护和自动装置是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重中之中。

电力系统运行中由于风、雨、雷电的影响，设备的缺陷和绝缘老化，运行维护不当和操作错误等原因，使电力系统的电气元件（发电机、变压器、线线输电线路、电动机等）可能发生各种故障和不正常运转状态。

电力系统发生的故障主要是各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路、经济发电机、变压器同一项绕组的匝间短路。

此外，还有输电线路的断线，以及短路与断线组合的复故障等。

因此下面进行以下简单介绍。

1、继电保护的基本原理
继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

利用基本电气参数的区别：发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护。

（1）过电流保护：反映电流的增大而动作，如图1-1所示，
（2）低电压保护：反应于电压的降低而动作。

（3）距离保护（或低阻抗保护）：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。

2、选择性
选择性是指保护装置选择故障元件的能力。

当被保护的电气元件发生故障时，保护装置动作并通过短路器只将故障元件从系统中切除。

经保证故障部分继续运行，使故障限制在最小范围内。

如图下图所示
d3点短路：保护6动作，6QF跳闸；保护6或6QF拒动，5QF跳闸；
d2点短路：保护5动作，5QF跳闸；保护5或5QF拒动，2QF、4QF跳闸；
d1点短路：保护1和保护2动作，1QF跳闸、2QF跳闸；保护2或2QF拒动，4QF跳闸。

主保护：能有选择性地快速切除全线故障的保护。

后备保护：当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。

近后备保护：作为线路主保护的后备保护。

远后备保护：作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳后被保护。

2.1继电器的分类
继电器是一种能自动断续的控制器件，当其输入量达到一定值时，能使输出回路的被控电量发生预计的变化，是具有对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构。

按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。

按反应的物理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。

按作用：起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。

对继电器的要求：
（1）工作可靠。

（2）动作值误差小。

（3）接点可靠。

（4）消耗的功率要小。

（5）动作迅速。

（6）热稳定、动作稳定要好。

（7）安装调试容易、运行维护方便、价格便宜。

3、电流保护的接线方式
电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈
相间短路电流保护的主要接线形式
; 三相星形接线两相星形接线（不完全星形接线）图略
三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。

两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B项发生单相短路时，保护装置不会动作。

4、电流与电压回路
4.1电压回路
母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组，星形接线也叫做中性点接地电压接线。

以变变电站高压侧母线电压接线为例，如图2.2
（1）为了保证PT二次回路在末端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。

（2）采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。

当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良，PT二次则失去接地点。

（3）1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。

（4）传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一项上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。

（5）因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面数值“1”代表I母PT。

）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。

（6）在220KV变电站，PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。

4.2保护操作回路
继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110KV操作回路构成该回路的基本结构，220KV操作回路也是在该回路上发展而来，同时保护的微机化也是将传统保护的电气量、开
关量进行逻辑计算后交由操作回路，因此微机保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。

下面就讲解110KV的操作回路。

图2.16。

略
LD绿灯，表示分闸状态HD红灯，表示合闸状态
TWJ跳闸位置继电器 HWJ合闸位置继电器
HBJI合闸保持继电器，电流线圈启动
TBJI跳闸保持继电器，电流线圈启动 TBJ跳闸保持继电器，电压线圈保持
KK手动跳合闸把手开关DL1断路器辅助常开接点
DL2 断路器辅助常闭接点
A、当开关运行时，DL1断开，DL2闭合。

HD，HWJ，TBJI线圈，TQ构成回路，HD 亮，HWJ动作，但是由于各个线圈有较大阻值，使得TQ上分的电压不至于让其动作，保护调闸出口时，TJ，TYJ，TBJI线圈，TQ直接勾通，TQ上分到较大电压而动作，同时TBJI接点动作自动保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回（即DL2断开）。

B、合闸回路原理与跳闸回路相同。

C、在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路，这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。

例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，开关在跳闸过程中TBJI闭合，HJ，TBJV线圈，TBJI勾通，TBJV动作时TBJV线圈自保持，相当于将合圈短接了（同时TBJV闭接点断开，合闸线圈被隔离）。

这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。

D、KKJ是合后继电器，通过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作，手动跳闸才能让其复归，KKJ是磁保持继电器，动作后不自动返回，KKJ又称手合继电器，其接点可以用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等。

E、HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器，接入断路器机构的气压接点，在以SF6为灭弧绝缘介质的开关中，如果SF6气体有泄露，则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通，将操作回路断开，禁止操作。

这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候，不应该在现场用机械方式打开跳开关，气压低闭锁是因为气压已不能灭弧，此时任何将开关断开的方法性质是一样的，容易让灭弧室炸裂，正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后，再手动打开跳开关。

F、位置继电器HWJ，TWJ的作用有两个，一是显示当前开关位置，二是监视跳、合线圈，例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。

参考文献：
[1] 继电保护自动装置及二次回路第2版-中国电力出版社.pdf
[2] 输电线路继电保护设计.doc百度文库
[3]电力系统继电保护实用技术问答（第二版）。